提纲： · 术的发展演化规律研究整个设计与开发过程。实践证明，大多数创新或发明不是全新的，而是一些已有原理或结构在新的领域的新的应用。运用triz理论，可大大加快人

2017-06-02

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探讨探讨城市城市堆肥概念堆肥概念厂厂((三三))

基于TRIZ理论的堆肥技术发展方向分析王涛研究员级高级工程师

机械工业有机固废生物处理与资源化利用工程技术研究中心

Machinery Industry Engineering Center of Organic Waste Biological Treatment and Resource

机械科学研究总院（机科发展科技股份有限公司）

China Academy of Machinery Science & Technology（MTD）

TRIZ概述系统分析矛盾分析模型1.2 结语

TRIZ理论概述

堆肥技术系统分析

堆肥系统中技术矛盾与创新方向分析

城市堆肥概念厂模型1.2

结语

提纲：



诞生期成长期成熟期衰退期时间

性能

技术A


时间

性能

技术A


时间

性能

技术A

技术C

技术B

关键技术1

关键技术2

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时间

性能

活性污泥曝气技术

活性污泥移动微孔曝气技术

活性污泥微孔曝气技术

关键技术1

关键技术2


S曲线进化趋势

提高理想度法则

向超系统进化法则系统完备性法则增加剪裁度法则流增强进化法则

减少人工介入进化法则子系统协调性进化法则子系统的不均衡进化法则

可控性进化法则

动态性进化法则


Genrich S. Altshuler（1926-1998）

TRIZ俄文：теории решения изобретательских задач

英文：Theory of the Solution of Inventive Problems

中文：发明问题的解决理论（简称“萃智”）

TRIZ理论成功地揭示了创造发明的内在规律和原理创造发明的内在规律和原理，着力于

澄清和强调系统中存在的矛盾澄清和强调系统中存在的矛盾，其目标是完全解决矛盾完全解决矛盾，获得最

终的理想解理想解。它不是采取折衷或者妥协的做法，而且它是基于技技

术的发展演化规律术的发展演化规律研究整个设计与开发过程。

实践证明，大多数创新或发明不是全新的，而是一些已有原大多数创新或发明不是全新的，而是一些已有原

理或结构在新的领域的新的应用理或结构在新的领域的新的应用。运用TRIZ理论，可大大加快人

们创造发明的进程而且能得到高质量的创新产品。


创新问题

TRIZ标准问题 TRIZ标准解

解决方案

TRIZ理论的使用流程

抽象类比

试错……


工程问题

系统功能分析三轴分析法

技术矛盾物理矛盾 HOW TO模型牧场模型

创新原理分离方法知识库标准解法

备选方案

概念方案

通用问题模型

通用解决方法

方案实现

分析问题

解决问题

TRIZ理论的主要内容

TRIZ概述系统分析

矛盾分析模型1.2 结语

【技术系统】通过设计制造而完成特定功能的系统。

【子系统】技术系统的组成部分，由组件和操作构成。

【超系统】技术系统是有层次结构的，系统的更高级系统成为超系统，包含技术系统和与它有关的其它系统的系统。

【组件】技术系统、超系统、子系统中的由物质与（或）场组成的某个组成对象。

【技术系统】通过设计制造而完成特定功能的系统。

【子系统】技术系统的组成部分，由组件和操作构成。

【超系统】技术系统是有层次结构的，系统的更高级系统成为超系统，包含技术系统和与它有关的其它系统的系统。

【组件】技术系统、超系统、子系统中的由物质与（或）场组成的某个组成对象。

镜腿主体

脚套

铰链

镜框主体

鼻托

超系统组件

系统组件

子系统组件

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功能是技术系统存在的根本目的。用户购买某一系统是希望购买该系统所具有的功能，而不是系统本身。功能是技术系统存在的根本目的。用户购买某一系统是希望购买该系统所具有的功能，而不是系统本身。

工程设计中涉及的功能分析：

（1）开发新技术时，首先需确定系统完成或实现的主

要功能，然后将主要功能分解为子功能，即功能分解。

（2）改进已有技术时，是理清技术系统的主要功能以

及其辅助功能，以便理解系统，找出系统的问题所在。

工程设计中涉及的功能分析：

（1）开发新技术时，首先需确定系统完成或实现的主

要功能，然后将主要功能分解为子功能，即功能分解。

（2）改进已有技术时，是理清技术系统的主要功能以

及其辅助功能，以便理解系统，找出系统的问题所在。

系统功能分析的步骤：

【功能分析】是从技术系统抽象的“功能”角度来分析系统，分析系统执行或完成其功能的状况。【功能分析】是从技术系统抽象的“功能”角度来分析系统，分析系统执行或完成其功能的状况。

11 组件分析 22 组件相互作用分析 33 建立组建功能模型

系统（SACT）

子系统（翻堆转仓、混配料、进出仓、曝气、物流、贮存、计量、除臭）

设备（翻堆机、混料机、料仓、输送设备、风机、除臭设备、计量设备……）

11 22 33



工程系统

主要功能

组件超系统组件

污泥堆

肥系统

无害化、

减量化、

稳定化处

理污泥

①混料系统（混料机）

②进出料系统（布料机、出料皮带）

③翻堆/转仓系统（翻堆机、转仓机）

④曝气系统（风机、管道阀门、曝气器）

⑤贮存系统（地坑、料仓）

⑥物料输送系统（皮带、螺旋、泵、抓斗等）

⑦计量系统（质量传感器、时间传感器、计数器、流量计）

⑧除臭系统（除臭风机、管道阀门、终端除臭滤池）

A生料（脱水污泥）

B干料（调理剂）

C大气环境

D操作员工

工程系统

主要功能

组件超系统组件

干料配

料料仓

干料的中

转贮存与

按比例投

放

①仓壁

②仓底

③卸料口

④破拱装置

⑤除尘装置

A干料（调理剂）

B计量系统

C物料输送系统

D操作员工

11 组件分析 22 33


矛盾分析模型1.2 结语 TRIZ概述系统分析


① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ A B C D① - - - + + + - + + - +② - + - - + - - - - - +③ - + + - - - + - - - +④ - - + - - + + - - - -⑤ + - - - + + - + + - +⑥ + + - - + + - + + - +

⑦ + - - + + + + - - - -⑧ - - + + - - + - - + +A + - - - + + - -B + - - - + + - -C - - - - - - - +D + + + - + + - +

① ② ③ ④ ⑤ A B C D① + - + + + - - -② + + + - + - - -③ - + + - + + + +④ + + + - + - - +⑤ + - - - + - - -A + + + + +B - - + - -C - - + - -D - - + + -

11 22 组件相互作用分析 33

11 22 33 建立组建功能模型


矛盾分析模型1.2 结语 TRIZ概述系统分析


通过上述分析，我们可以得到三个层面的完整功能分析模型，从而全面掌握系统功能构架，特别是理清了不足

功能和有害功能，为寻找创新方向提供基础；此外过度功能的发现有助于优化系统设计，降低成本。

注：在功能分析的基础上，进一步针对不足、有害、过度功能开展矛盾分析或模型建立，结合创新原理等工具，

即可得到创新解决方案。篇幅所限，以技术矛盾分析-创新原理路线为例，针对污泥堆肥系统创新加以说明。

工程问题

系统功能分析三轴分析法

技术矛盾物理矛盾 HOW TO模型牧场模型

创新原理分离方法知识库标准解法

备选方案

概念方案

通用问题模型

通用解决方法

方案实现

分析问题

解决问题

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TRIZ概述系统分析矛盾分析

模型1.2 结语

【技术矛盾】技术系统中两个参数之间存在制约，在提高技术系统某一个参数时，导致另一个参数的恶化而产生的矛盾。

符号表示：A+，B-/B+，A-

【技术矛盾】技术系统中两个参数之间存在制约，在提高技术系统某一个参数时，导致另一个参数的恶化而产生的矛盾。

符号表示：A+，B-/B+，A-

跨度增加，导致强度降低；

设备质量减少，导致行走打滑；

增加翻堆部件密度，导致结构稳定性降低；

增加翻堆角度，导致倒垛距离减少；

提高行走速度，导致设备结构强度与功率增加；

降低土建精度要求，导致翻堆死区增加；

自动转仓（可操作性提升），装置复杂性提高；

系统自动化程度提高，导致可靠性降低；

……

跨度增加，导致强度降低；

设备质量减少，导致行走打滑；

增加翻堆部件密度，导致结构稳定性降低；

增加翻堆角度，导致倒垛距离减少；

提高行走速度，导致设备结构强度与功率增加；

降低土建精度要求，导致翻堆死区增加；

自动转仓（可操作性提升），装置复杂性提高；

系统自动化程度提高，导致可靠性降低；

……


模型1.2 结语

39个工程参数


模型1.2 结语

矛盾矩阵表


模型1.2 结语

40个发明原理


模型1.2 结语

原理原理77 嵌套（嵌套（NestedNested DollDoll））

原理说明：嵌套是使系统可紧密结合，或元件彼此紧密结合的一种结构形式。

原理应用：

把体放在其他物体内

例：俄罗斯套娃、拉杆天线、变焦镜头、航空起落架、超市推车

人们通常较难接受嵌套结构，因为它违反对现状的认知。

观察并控制隐藏的假设，必须跳出“系统内部均匀一致”或

“没有任何东西可以存在于系统内部”的思维限制。

以如何使用该原理增加系统价值的方式评估系统，通过不同

方向（水平、垂直、旋转等等）思考该原理。

可应用该原理将不同功能的物体以嵌套结构方式整合为系统，

使系统具有多重且不同性质。

人们通常较难接受嵌套结构，因为它违反对现状的认知。

观察并控制隐藏的假设，必须跳出“系统内部均匀一致”或

“没有任何东西可以存在于系统内部”的思维限制。

以如何使用该原理增加系统价值的方式评估系统，通过不同

方向（水平、垂直、旋转等等）思考该原理。

可应用该原理将不同功能的物体以嵌套结构方式整合为系统，

使系统具有多重且不同性质。


模型1.2 结语

原理原理88 重量补偿（重量补偿（AntiAnti--weightweight））

原理说明：将一个物体与另一个能产生提升力的物体组合，来补偿其重量，或者通过

与环境相互作用来实现重量补偿。

原理应用：

为补偿物体的重量可连接连接另一个提供提升力的物体

例：翻堆机配重、起重机配重、电梯

为了补偿物体的重量可利用环境（空气、水等）作用力

例：飞机机翼、水翼船、跑车扰流板

该原理不仅可应用于力学领域，还可应用于商业、

人际关系或其他领域（如化学），对资产负债表的结存、

资产赎回、契约宣告无效、无效判决等进行补偿以维持

平衡。

该原理不仅可应用于力学领域，还可应用于商业、

人际关系或其他领域（如化学），对资产负债表的结存、

资产赎回、契约宣告无效、无效判决等进行补偿以维持

平衡。

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模型1.2 结语

原理原理1111 预先补偿预先补偿//事先缓和（事先缓和（BeforehandBeforehand CushioningCushioning））

原理说明：为了补偿低可靠性物体，可事先采取对策。

原理应用：

例：隧道发酵仓、建筑物伸缩缝、降落伞、消防设施


模型1.2 结语

原理原理1212 等势性（等势性（EquipotentialityEquipotentiality））

原理说明：该原理与三个概念有关，可单独使用也可合并使用。

（1）在系统或程序内所有的通过点，建立在同一位势能状态下，以达到系统效益。

（2）在系统内部建立关联性，使系统可以支持等势能状态。

（3）建立连续与完全连接的关系。

原理应用：

例：船闸、卡车卸货平台、车辆检修地沟（无需昂贵的升降机）

该原理主要用于“建立能耗最低的系统”。该原理主要用于“建立能耗最低的系统”。

VSVS


模型1.2 结语

原理原理1313 逆向思维（逆向思维（TheThe OtherOther WayWay AroundAround））

原理说明：加入某事物以某特定方式构成或作用，尝试通过相反的方式构成或作用，

以避免伴随的问题。

原理应用：

执行相反的动作，而不被程式化行为主导。例：放风筝

使活动的部分或环境变为固定，使固定的部分或环境变为活动。例：跑步机

将物体上下颠倒或内外反转。例：F5.110翻堆机

该原理是TRIZ最重要原理之一——逆向思考。如：物体相反——物体与没有物

体，物质与反物质；动作相反——推与拉等逆向动作，动作与静止；特征相反——

特征与无特征，相反的特征；作用机能相反——移出机能作用，相反的机能；事件

相反——事件与无事件，反制事件；条件相反——条件与无条件，相反的条件。

该原理是TRIZ最重要原理之一——逆向思考。如：物体相反——物体与没有物

体，物质与反物质；动作相反——推与拉等逆向动作，动作与静止；特征相反——

特征与无特征，相反的特征；作用机能相反——移出机能作用，相反的机能；事件

相反——事件与无事件，反制事件；条件相反——条件与无条件，相反的条件。

VSVS


模型1.2 结语

原理原理1717 多维化（多维化（AnotherAnother DimensionDimension））

原理应用：

改一维运动或安装方式为二维，改二维方式为三维

例：立体车库、3D打印、翻堆机垂直转仓

用多层组合代替单层

例：六盘CD播放器、印刷电路板两面的电子元件、多层发酵仓


模型1.2 结语

重量轻 VS 行走轮打滑


模型1.2 结语

重量轻 VS 行走轮打滑

1运动物体质量 VS 11应力或压力

10预操作 36相变 37热膨胀 40复合材料

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采用TRIZ理论，结合污泥行业特点，对现有堆肥系统进行全面分析后，针对创新方向的

探究，可以归纳总结得到以下结论：

（1）协同化：有机固废协同处理、区域固废综合协同处理是未来的趋势，为适应物料协同

处理特点，污泥堆肥技术应在分选、计量等方面开展深入细致的研究。

（2）网络化：工业化堆肥是依靠大量机械设备完成的生物处理过程，信息联通与大数据的

积累对于系统的可靠、优化运行意义重大。

（3）智能化：现阶段主要方向集中于专家系统的建立、翻堆机自适应运行状态研究与物料

输送过程智能化等三个方面。

（4）空间化：多层结构与全地下结构以其无可比拟的优势将引领后续技术发展。

（5）模块化：发酵仓单元（含除臭系统）将最终实现完全模块化。

（6）标准化：包含两个层面内容：1）服务于某一工艺系统的翻堆转仓系统、曝气除臭系统、

物料输送系统、授料计量系统的标准化；2）发酵仓核心尺寸的标准化，为市场的全面有序

竞争打下基础。


堆肥处理系统太阳能/地热能利用系统

能量循环利用系统

节能优化管理系统电能

污泥

工业有机废弃物

农、林业废弃物

养殖业废弃物

其它有机废弃物

市政绿化废弃物

物料接受与分配系统

物料快速成分检测系统

盐分预脱除系统

应急处置/后处理系统

先进除臭系统

土壤

大气大气排放系统

土壤排放系统

重金属预脱除系统

先进物料混合/输送系统


时间

性能

传统堆肥技术

高级机械化堆肥技术

机械化堆肥技术

关键技术1

关键技术2


机械工业有机固废生物处理与资源化利用工程技术研究中心机械工业有机固废生物处理与资源化利用工程技术研究中心

Machinery Industry Engineering Center of Organic Waste Biological Treatment Resource

中国北京市海淀区首体南路2号（邮编：100044）

No.2 Shou Ti South Rd, Haidain District, Beijing, P.R.China（PC：100044）

电话/T: 86 10 88301394

传真/F: 86 10 68321831

Email: [email protected]

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提纲： · 术的发展演化规律研究整个设计与开发过程。 实践证明，大多数创新或发明不是全新的，而是一些已有原 理或结构在新的领域的新的应用。运用triz理论，可大大加快人

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